JP5261220B2

JP5261220B2 - Lens array, LED head, exposure apparatus, image forming apparatus, and reading apparatus

Info

Publication number: JP5261220B2
Application number: JP2009025770A
Authority: JP
Inventors: 明宏山村
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: JP2010181685A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the resolution of an image formed by a lens array. <P>SOLUTION: In the lens array in which a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction almost orthogonal to an optical axis, the lens element comprises: a first lens-curved surface projecting to an object surface side; and a second lens-curved surface sharing the optical axis with the first lens-curved surface. The lens element is formed in such a manner that all light beams incident on the first lens-curved surface are incident on the second lens-curved surface. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズアレイ、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置に関する。 The present invention relates to a lens array, an LED head, an exposure apparatus, an image forming apparatus, and a reading apparatus.

従来のレンズアレイは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を直線状に配列したＬＥＤヘッドを用いた電子写真方式の画像形成装置や複数の受光素子を直線状に配列した受光部に読取り原稿の像を結像させるスキャナやファクシミリ等の読取装置に物体の正立等倍像をライン状に形成することができる光学系として用いられている。
このレンズアレイは、物体の正立等倍像を形成するように複数のレンズからなるレンズ群を構成し、このレンズ群を略直線状に配列して物体の正立等倍像をライン状に形成する光学系として構成することができ、この複数のレンズをプラスチック射出成型で一体に形成することにより部品点数を少なく構成するようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventional lens arrays are used to form an image of a read original on an electrophotographic image forming apparatus using an LED head in which a plurality of LEDs (light emitting diodes) are linearly arranged, or on a light receiving portion in which a plurality of light receiving elements are linearly arranged. It is used as an optical system that can form an erecting equal-magnification image of an object in a line on a reading device such as a scanner or a facsimile.
This lens array forms a lens group composed of a plurality of lenses so as to form an erecting equal-magnification image of an object, and this lens group is arranged in a substantially straight line to form an erecting equal-magnification image of the object in a line shape. An optical system to be formed can be configured, and there is a configuration in which the plurality of lenses are integrally formed by plastic injection molding so as to reduce the number of parts (for example, see Patent Document 1).

特開２００８−８７１８５号公報（段落「００３３」〜段落「００４１」、図１）JP 2008-87185 A (paragraph “0033” to paragraph “0041”, FIG. 1)

しかしながら、上述した従来の技術においては、略直線状に配列された一のレンズから漏れた光線が他のレンズに入射し、物体の結像とならない、いわゆる迷光として結像面へ集光された場合、物体の結像が劣化し解像度が低下することがある。この場合、露光装置の結像や画像形成装置の画像が劣化し、また読取装置で取得される画像データが原稿の通りにならないという問題がある。 However, in the above-described conventional technology, light leaked from one lens arranged in a substantially linear shape is incident on another lens and is focused on the image plane as so-called stray light that does not form an object. In this case, the imaging of the object may be deteriorated and the resolution may be lowered. In this case, there is a problem that the image of the exposure apparatus and the image of the image forming apparatus deteriorate, and the image data acquired by the reading apparatus does not follow the original.

本発明は、このような問題を解決することを課題とし、レンズアレイが形成する結像の解像度を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem and to improve the resolution of image formation formed by a lens array.

そのため、本発明は、複数のレンズ素子が光軸に対して略直交する方向に延在する列を形成するように配列されたレンズアレイにおいて、前記レンズ素子は、物体面側に突出する第１のレンズ曲面部と、その第１のレンズ曲面部と光軸を共有し、前記物体面側とは反対側である結像面側に突出する第２のレンズ曲面部とからなり、前記レンズ素子の配列間隔をＰＹ、前記レンズ素子の厚さをＴ、前記第１のレンズ曲面部の半径および前記第２のレンズ曲面部の半径を共にＲＬ、前記第１のレンズ曲面部の第１の曲率半径をＣ１、前記第１の曲率半径より大きい前記第２のレンズ曲面部の第２の曲率半径をＣ２としたとき、前記配列間隔ＰＹが、数式１８を満たし、かつ前記厚さＴが、数式１９を満たすように形成されていることを特徴とする。

Therefore, according to the present invention, in a lens array in which a plurality of lens elements are arranged so as to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis, the lens elements are protruded to the object plane side. A lens curved surface portion and a second lens curved surface portion that shares an optical axis with the first lens curved surface portion and protrudes toward the imaging surface side opposite to the object surface side, and the lens element PY, the thickness of the lens element T, the radius of the first lens curved surface portion and the radius of the second lens curved surface portion RL, and the first curvature of the first lens curved surface portion When the radius is C1 and the second curvature radius of the second lens curved surface portion larger than the first curvature radius is C2, the arrangement interval PY satisfies the equation 18 and the thickness T is an equation. 19 is formed so as to satisfy

このようにした本発明は、レンズアレイが形成する結像の解像度を向上させることができるという効果が得られる。 According to the present invention as described above, it is possible to improve the resolution of the image formed by the lens array.

第１の実施例におけるレンズ板の断面図Sectional view of the lens plate in the first embodiment 第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図1 is a schematic diagram showing the configuration of a printer in a first embodiment. 第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略側面図Schematic side view of the LED head in the first embodiment 第１の実施例におけるレンズアレイの分解斜視図Exploded perspective view of the lens array in the first embodiment 第１の実施例におけるレンズアレイの断面図Sectional view of the lens array in the first embodiment 第１の実施例におけるレンズ板の平面図Plan view of the lens plate in the first embodiment 第１の実施例における遮光部材の平面図The top view of the light-shielding member in a 1st Example 第１の実施例における遮光部材の開口部の平面図The top view of the opening part of the light shielding member in a 1st Example 第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図Explanatory drawing which shows operation | movement of the lens array in a 1st Example. 第１の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図Explanatory drawing of the curved surface on the imaging surface side of the microlens in the first embodiment 第１の実施例における物体面側のレンズ板の断面図Sectional view of the lens plate on the object plane side in the first embodiment 第１の実施例におけるレンズアレイのレンズ板の平面図Plan view of the lens plate of the lens array in the first embodiment 第１の実施例における画像形成装置の画像評価の説明図Explanatory drawing of image evaluation of the image forming apparatus in the first embodiment 第２の実施例における物体面側のレンズ板の断面図Sectional view of the lens plate on the object plane side in the second embodiment 第２の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図Explanatory drawing of the curved surface on the imaging surface side of the microlens in the second embodiment 第３の実施例における読取装置の構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the reader in 3rd Example. 第３の実施例における読取装置の読取ヘッドの構成を示す概略図Schematic which shows the structure of the read head of the reader in 3rd Example. 第３の実施例における読取装置の読取ヘッドの動作を示す概略図Schematic which shows operation | movement of the read head of the reader in 3rd Example.

以下、図面を参照して本発明によるレンズアレイ、ＬＥＤヘッド、露光装置、画像形成装置および読取装置の実施例を説明する。 Embodiments of a lens array, an LED head, an exposure apparatus, an image forming apparatus, and a reading apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例の画像形成装置としてのプリンタを図２の第１の実施例におけるプリンタの構成を示す概略図に基づいて説明する。
図２において、プリンタ１００は、色材としての顔料を含む樹脂からなるトナーにより、画像データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
プリンタ１００には、印字媒体としての用紙１０１を貯留する給紙カセット６０が装着され、用紙１０１を給紙カセット６０から取り出す給紙ローラ６１を備え、用紙１０１を給紙して搬送する搬送ローラ６２、６３が配置される。 A printer as an image forming apparatus according to this embodiment will be described with reference to a schematic diagram illustrating a configuration of the printer according to the first embodiment shown in FIG.
In FIG. 2, a printer 100 forms an image on a print medium based on image data with toner made of a resin containing a pigment as a color material.
The printer 100 is provided with a paper feed cassette 60 that stores paper 101 as a printing medium, and includes a paper feed roller 61 that takes out the paper 101 from the paper feed cassette 60, and a transport roller 62 that feeds and transports the paper 101. , 63 are arranged.

本発明におけるプリンタ１００は、カラー電子写真方式であり、プリンタ１００内には画像形成部としてイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する静電潜像担持体としての感光体ドラム４１、その感光体ドラム４１に形成された静電潜像をトナーにより現像し、トナー像を形成する現像器５、その現像器５にトナーを供給するトナーカートリッジ５１が用紙１０１の搬送路に沿って並べて配置されている。 The printer 100 according to the present invention is a color electrophotographic system, and a photosensitive drum 41 as an electrostatic latent image carrier that forms an image of each color of yellow, magenta, cyan, and black as an image forming unit in the printer 100. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 41 is developed with toner, a developing device 5 that forms a toner image, and a toner cartridge 51 that supplies toner to the developing device 5 are arranged along the conveyance path of the paper 101. Has been placed.

また、感光体ドラム４１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電ローラ４２、光学ヘッドとしてのＬＥＤヘッド３が、感光体ドラム４１の表面に対向するように配置され、ＬＥＤヘッド３は帯電ローラ４２で帯電された感光体ドラム４１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電画像を形成する。
さらに、感光体ドラム４１上に形成され、トナーにより静電潜像を可視化した像であるトナー像を用紙１０１上に転写する転写ローラ８０が、転写部で用紙１０１を搬送する転写ベルト８１を挟むように感光体ドラム４１に対向して配置され、また用紙１０１が転写部を通過した後の感光体ドラム４１の表面に残留したトナーを除去するクリーニングブレード４３が感光体ドラム４１の表面に接触して配置されている。 Further, a charging roller 42 for supplying electric charges to the surface of the photosensitive drum 41 and an LED head 3 as an optical head are disposed so as to face the surface of the photosensitive drum 41, and the LED head 3 is charged by the charging roller 42. An electrostatic image is formed by selectively irradiating light on the surface of the photosensitive drum 41 charged in step S4 based on image data.
Further, a transfer roller 80 formed on the photosensitive drum 41 and transferring a toner image, which is an image obtained by visualizing an electrostatic latent image with toner, onto the paper 101 sandwiches a transfer belt 81 that conveys the paper 101 at the transfer portion. The cleaning blade 43 is disposed so as to face the photosensitive drum 41 and removes the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 41 after the sheet 101 passes through the transfer portion. Are arranged.

転写部の下流には用紙１０１上に形成されたトナー像を熱および圧力で定着させる定着器９が配置され、その定着器９を通過した用紙１０１を搬送する搬送ローラ６４、その搬送ローラ６４により搬送され、画像が形成された用紙１０１を貯留する排出部７へ排出する排出ローラ６５が配置される。
また、帯電ローラ４２および転写ローラ８０には図示しない電源により所定の電圧が印加される。そして、転写ベルト８１、感光体ドラム４１および各ローラはそれぞれ図示しないモータと図示しない駆動を伝達するギアにより回転駆動される。さらに、現像器５、ＬＥＤヘッド３、定着器９、および図示しない各モータには、それぞれ電源および制御装置が接続されている。 A fixing device 9 for fixing the toner image formed on the paper 101 with heat and pressure is disposed downstream of the transfer unit, and the conveying roller 64 that conveys the paper 101 that has passed through the fixing device 9 and the conveying roller 64. A discharge roller 65 that discharges the sheet 101 on which the conveyed paper 101 on which the image is formed is stored is disposed.
A predetermined voltage is applied to the charging roller 42 and the transfer roller 80 by a power source (not shown). The transfer belt 81, the photosensitive drum 41, and each roller are rotationally driven by a motor (not shown) and a gear that transmits driving (not shown). Furthermore, a power source and a control device are connected to the developing device 5, the LED head 3, the fixing device 9, and each motor (not shown).

プリンタ１００は、外部装置から印刷データを受信する外部インターフェースを有し、その外部インターフェースで受信した印刷データをもとに印字媒体上に画像を形成する。
このように構成されたプリンタ１００は、制御プログラムをメモリ等の記憶部に記憶し、その制御プログラムに基づいて全体を制御する制御手段および演算手段としての制御部を備えている。 The printer 100 has an external interface that receives print data from an external device, and forms an image on a print medium based on the print data received by the external interface.
The printer 100 configured as described above includes a control unit that stores a control program in a storage unit such as a memory and controls the whole based on the control program, and a control unit as a calculation unit.

次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の構成を図３の第１の実施例におけるＬＥＤヘッドの概略断面図に基づいて説明する。
ＬＥＤヘッド３には、レンズアレイ１が配置され、そのレンズアレイ１はホルダ３４によりＬＥＤヘッド３に固定されている。また、発光部としての複数のＬＥＤ素子３０は配線基板３３上に略直線に配置されている。 Next, the configuration of the LED head 3 as an exposure apparatus will be described based on the schematic cross-sectional view of the LED head in the first embodiment of FIG.
A lens array 1 is disposed on the LED head 3, and the lens array 1 is fixed to the LED head 3 by a holder 34. In addition, the plurality of LED elements 30 as light emitting units are arranged on the wiring board 33 in a substantially straight line.

レンズアレイ１のマイクロレンズ１２の光軸は図における上下方向となるように配置され、またＬＥＤ素子３０およびドライバＩＣ３１は配線基板３３上に配置されている。ＬＥＤ素子３０とドライバＩＣ３１はワイヤ３２により結線され、発光部としてのＬＥＤ素子３０はドライバＩＣ３１により制御されて発光する。また、ＬＥＤ素子３０は１列の直線に配列され、間隔ＰＤｍｍ（ミリメートル）で配置されている。 The optical axis of the microlens 12 of the lens array 1 is arranged in the vertical direction in the figure, and the LED element 30 and the driver IC 31 are arranged on the wiring board 33. The LED element 30 and the driver IC 31 are connected by a wire 32, and the LED element 30 as a light emitting unit is controlled by the driver IC 31 to emit light. In addition, the LED elements 30 are arranged in a line of a straight line and are arranged at intervals of PDmm (millimeters).

このレンズアレイ１により、感光体ドラム４１にＬＥＤ素子３０の像が結像し、感光体ドラム４１の回転に合わせてＬＥＤ素子３０を発光させることにより感光体ドラム４１上に静電潜像が形成される。
本実施例においては、ＬＥＤヘッド３は６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓｐｅｒｉｎｃｈ）の解像度であり、ＬＥＤ素子３０が１インチ当たり（１インチは約２５．４ｍｍ）６００個配置されている。すなわち、ＬＥＤ素子３０が間隔ＰＤを０．０４２３ｍｍとして配列されている。 With this lens array 1, an image of the LED element 30 is formed on the photosensitive drum 41, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 41 by causing the LED element 30 to emit light in accordance with the rotation of the photosensitive drum 41. Is done.
In this embodiment, the LED head 3 has a resolution of 600 dpi (dots per inch), and 600 LED elements 30 are arranged per inch (1 inch is about 25.4 mm). That is, the LED elements 30 are arranged with a spacing PD of 0.0423 mm.

次に、レンズアレイ１の構成を図４の第１の実施例におけるレンズアレイの分解斜視図に基づいて説明する。
図４において、レンズアレイ１は、レンズ素子の集合体としてのレンズ板１１と遮光部材１３とからなる。
そのレンズ板１１には複数のレンズ素子としてのマイクロレンズ１２が平行する２列に交互に配置され、また２枚のレンズ板１１が対向して配置されている。２枚のレンズ板１１の各々のマイクロレンズ１２の配列間隔は同一であり、２枚のレンズ板１１の各々のマイクロレンズ１２の光軸が一致するように配置されている。すなわち、レンズアレイ１は、光軸が一致するように配置された２枚のマイクロレンズ１２からなるレンズ群を光軸に対して略直交する方向に２列に配置した構成となっている。なお、レンズ板１１は、発光部の光線を透過する素材により形成されている。 Next, the configuration of the lens array 1 will be described based on an exploded perspective view of the lens array in the first embodiment of FIG.
In FIG. 4, the lens array 1 includes a lens plate 11 and a light shielding member 13 as an assembly of lens elements.
On the lens plate 11, microlenses 12 as a plurality of lens elements are alternately arranged in two parallel rows, and two lens plates 11 are arranged to face each other. The arrangement intervals of the microlenses 12 of the two lens plates 11 are the same, and the microlenses 12 of the two lens plates 11 are arranged so that the optical axes thereof coincide with each other. In other words, the lens array 1 has a configuration in which lens groups including two microlenses 12 arranged so that their optical axes coincide with each other are arranged in two rows in a direction substantially orthogonal to the optical axis. The lens plate 11 is formed of a material that transmits light from the light emitting unit.

遮光部材１３には、絞りとしての開口部１３ａがレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成されている。その開口部１３ａの配列間隔はレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配列と同じであり、マイクロレンズ１２の光軸と開口部１３ａの位置が一致するように配置されている。また、開口部１３ａは、その光軸に対して略直交する方向に配列されている。 In the light shielding member 13, an opening 13 a as a diaphragm is formed as a through hole so as to correspond to the arrangement of the microlenses 12 of the lens plate 11. The arrangement interval of the openings 13a is the same as the arrangement of the microlenses 12 of the lens plate 11, and is arranged such that the optical axis of the microlenses 12 and the position of the openings 13a coincide. The openings 13a are arranged in a direction substantially orthogonal to the optical axis.

図５は第１の実施例におけるレンズアレイの断面図であり、マイクロレンズ１２の配列方向と直交する平面による断面図である。
図５において、レンズアレイ１は、２枚のレンズ板１１のマイクロレンズ１２の光軸が一致し、さらに遮光部材１３の開口部１３ａの位置がマイクロレンズ１２の光軸に一致している。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the lens array in the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12.
In FIG. 5, in the lens array 1, the optical axes of the microlenses 12 of the two lens plates 11 coincide, and the position of the opening 13 a of the light shielding member 13 coincides with the optical axis of the microlens 12.

図６は、第１の実施例におけるレンズ板の平面図である。
図６において、レンズ板１１には複数のマイクロレンズ１２が平行する２列に交互に配置され、各列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔はＰＹ、二つの平行する列、すなわちマイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向の間隔はＰＸである。
それぞれのマイクロレンズ１２の半径はＲＬであり、隣接するマイクロレンズ１２の中心間を距離ＰＮとして隣接するマイクロレンズ１２にオーバーラップするように配置され、すなわち距離ＰＮ＜（２×半径ＲＬ）となっており、隣接するマイクロレンズ１２と接する部分はレンズ形状が切り欠き形状となって連結されている。なお、レンズ板１１は、発光部の光線を透過する素材により形成されている。 FIG. 6 is a plan view of the lens plate in the first embodiment.
In FIG. 6, a plurality of microlenses 12 are alternately arranged in two parallel rows on the lens plate 11, and the interval between the microlenses 12 arranged in each row is PY, two parallel rows, that is, the microlenses 12. The interval in the direction orthogonal to the arrangement direction is PX.
The radius of each microlens 12 is RL, and is arranged so as to overlap the adjacent microlens 12 with a distance PN between the centers of adjacent microlenses 12, that is, the distance PN <(2 × radius RL). The portions in contact with the adjacent microlenses 12 are connected so that the lens shape is notched. The lens plate 11 is formed of a material that transmits light from the light emitting unit.

本実施例では、レンズ板１１はシクロオレフィン系樹脂である光学樹脂（日本ゼオン社製、商品名；ＺＥＯＮＥＸ（ゼオネックス）（登録商標）Ｅ４８Ｒ）を使用し、射出成型により複数のマイクロレンズ１２を一体に成型した。
マイクロレンズ１２の各曲面は数式１で表される回転対称高次非球面で構成することにより、高い解像度を得ることができる。関数Ｚ（ｒ）は、マイクロレンズ１２の光軸に平行な方向を軸とし、半径方向の座標をｒとした回転座標系を示し、マイクロレンズ１２の各曲面の頂点を原点とし、レンズアレイ１の物体面から結像面へ向かう方向を正の数で表す。このとき、Ｃは曲率半径、Ａは非球面係数４次の係数、Ｂは非球面係数６次の係数を示す。 In this embodiment, the lens plate 11 uses an optical resin (trade name: ZEONEX (registered trademark) E48R, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), which is a cycloolefin resin, and a plurality of microlenses 12 are integrated by injection molding. Molded into.
By forming each curved surface of the microlens 12 with a rotationally symmetric high-order aspherical surface expressed by Equation 1, high resolution can be obtained. The function Z (r) represents a rotating coordinate system in which the direction parallel to the optical axis of the microlens 12 is an axis and the coordinate in the radial direction is r, the vertex of each curved surface of the microlens 12 is the origin, and the lens array 1 The direction from the object plane to the imaging plane is represented by a positive number. At this time, C is a radius of curvature, A is a fourth-order coefficient of the aspheric coefficient, and B is a sixth-order coefficient of the aspheric coefficient.

図７は、第１の実施例における遮光部材の平面図である。
図７において、遮光部材１３は発光部としてのＬＥＤ素子３０の光線を遮光する黒色樹脂等の素材により形成され、その遮光部材１３には絞りとしての開口部１３ａがレンズ板１１のマイクロレンズ１２の配置に対応するように貫通孔として形成されている。開口部１３ａの配列間隔（中心の間隔）は、マイクロレンズ１２の配列間隔に一致し、各列で並ぶ間隔ＰＹで形成され、さらにマイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向に間隔ＰＸで２列に形成される。また、隣接するマイクロレンズ１２に対応して開口部１３ａの中心間を距離ＰＮとして形成される。

FIG. 7 is a plan view of the light shielding member in the first embodiment.
In FIG. 7, the light shielding member 13 is formed of a material such as a black resin that shields the light of the LED element 30 as the light emitting portion, and the light shielding member 13 has an opening 13 a as a diaphragm of the microlens 12 of the lens plate 11. It is formed as a through hole so as to correspond to the arrangement. The arrangement interval (center interval) of the openings 13a is the same as the arrangement interval of the microlenses 12, is formed by the interval PY arranged in each row, and is further arranged in two rows at intervals PX in the direction orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12. Formed. In addition, the distance between the centers of the openings 13a corresponding to the adjacent microlenses 12 is formed as a distance PN.

この開口部１３ａの円柱形部分の軸がそれぞれのマイクロレンズ１２の光軸と一致するように配置され、開口部１３ａの弧の半径ＲＡはマイクロレンズ１２の半径ＲＬより小さくなるように形成されている。
また、開口部１３ａは、マイクロレンズ１２の配列方向と直交する方向に間隔ＴＢが保持されるように形成されている。 The axis of the cylindrical portion of the opening 13a is disposed so as to coincide with the optical axis of each microlens 12, and the arc radius RA of the opening 13a is formed to be smaller than the radius RL of the microlens 12. Yes.
The opening 13a is formed so that the interval TB is maintained in a direction orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12.

図８は、第１の実施例における遮光部材の開口部の平面図である。
図８において、開口部１３ａは半径ＲＡの円、その半径ＲＡの円の中心から（間隔ＰＸ―間隔ＴＢ）／２の位置における開口部１３ａの配列方向と平行する直線からなる形状である。この開口部１３ａの半径ＲＡの円の中心は、マイクロレンズ１２の光軸と一致するように配置されている。 FIG. 8 is a plan view of the opening of the light shielding member in the first embodiment.
In FIG. 8, the opening 13a has a shape composed of a circle having a radius RA and a straight line parallel to the arrangement direction of the openings 13a at a position of (interval PX−interval TB) / 2 from the center of the circle with the radius RA. The center of the circle having the radius RA of the opening 13 a is arranged so as to coincide with the optical axis of the microlens 12.

本実施例の遮光部材１３は、ポリカーボネートを用いて射出成型により作成した。
次にレンズアレイ１の詳細を図９の第１の実施例におけるレンズアレイの動作を示す説明図に基づいて説明する。図９はレンズ板１１を含むレンズアレイ１および物体面ＯＰならびに結像面ＩＰの断面図であり、隣接する２つのマイクロレンズ１２の光軸ＡＸ１を含む平面による断面図、すなわち図６および図７における直線ＡＡの位置における断面図である。 The light shielding member 13 of this example was made by injection molding using polycarbonate.
Next, details of the lens array 1 will be described based on an explanatory view showing an operation of the lens array in the first embodiment of FIG. 9 is a cross-sectional view of the lens array 1 including the lens plate 11, the object plane OP, and the imaging plane IP, and is a cross-sectional view of a plane including the optical axis AX1 of two adjacent microlenses 12, that is, FIGS. It is sectional drawing in the position of the straight line AA in.

図９において、レンズアレイ１の物体面ＯＰから距離ＬＯの位置に第１のマイクロレンズ１２１が配置され、また第２のマイクロレンズ１２２が第１のマイクロレンズ１２１と光軸が一致するように対向し、距離ＬＳを隔てて配置される。レンズアレイ１の結像面ＩＰは第２のマイクロレンズ１２２から光軸方向に距離ＬＩを隔てた位置である。
第１のマイクロレンズ１２１は、厚みがＬＴ１であり、光軸ＡＸ１方向に距離ＬＯ１の位置にある物体３０ａの像を中間像３０ｂとして、光軸方向に距離ＬＩ１離れた中間像面ＩＭＰに形成する。 In FIG. 9, the first microlens 121 is arranged at a distance LO from the object plane OP of the lens array 1, and the second microlens 122 faces the first microlens 121 so that the optical axis coincides with the first microlens 121. And spaced apart by a distance LS. The imaging plane IP of the lens array 1 is a position separated from the second microlens 122 by a distance LI in the optical axis direction.
The first microlens 121 has a thickness LT1 and forms an image of the object 30a located at a distance LO1 in the optical axis AX1 direction as an intermediate image 30b on an intermediate image plane IMP separated by a distance LI1 in the optical axis direction. .

第２のマイクロレンズ１２２は、厚みがＬＴ２であり、距離ＬＯ２の位置にある中間像面ＩＭＰ上の中間像３０ｂの結像３０ｃを、光軸ＡＸ１方向に距離ＬＩ２隔てた位置に形成する。
レンズアレイ１の物体面ＯＰから第１のマイクロレンズ１２１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定され、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２の間隔ＬＳは、（距離ＬＩ１＋距離ＬＯ２）に設定され、第２のマイクロレンズ１２２からレンズアレイ１の結像面ＩＰまでの距離ＬＩは距離ＬＩ２と等しく設定される。 The second microlens 122 has a thickness LT2 and forms an image 30c of the intermediate image 30b on the intermediate image plane IMP at the position of the distance LO2 at a position separated by the distance LI2 in the optical axis AX1 direction.
The distance LO from the object plane OP of the lens array 1 to the first microlens 121 is set equal to the distance LO1, and the distance LS between the first microlens 121 and the second microlens 122 is (distance LI1 + distance LO2). The distance LI from the second microlens 122 to the imaging plane IP of the lens array 1 is set equal to the distance LI2.

また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２を同じ構成のレンズとすることができる。このとき、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２は、ともに厚さがＬＴ１であり、レンズアレイ１の物体面から第１のマイクロレンズ１２１までの距離ＬＯは距離ＬＯ１と等しく設定される。
さらに、第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面と同じ形状の面が第２のマイクロレンズ１２２の結像面側の曲面となるように対向して配置され、第２のマイクロレンズ１２２から中間像面ＩＭＰまでの距離ＬＯ２はＬＩ１と等しく設定される。 Further, the first microlens 121 and the second microlens 122 can be lenses having the same configuration. At this time, the thickness of both the first microlens 121 and the second microlens 122 is LT1, and the distance LO from the object plane of the lens array 1 to the first microlens 121 is set equal to the distance LO1. The
Further, the first microlens 121 is disposed so as to face a surface having the same shape as the curved surface on the object plane side of the first microlens 121 so as to be a curved surface on the imaging plane side of the second microlens 122. The distance LO2 to the intermediate image plane IMP is set equal to LI1.

第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２の間隔ＬＳは、（２×距離ＬＩ１）に設定され、第２のマイクロレンズ１２２からレンズアレイ１の結像面までの距離ＬＩは距離ＬＯ１と等しく設定され、距離ＬＩ＝距離ＬＯである。
このようにレンズアレイ１は、遮光部材１３を挟んで２個のレンズ板１１は表裏が逆となるように対向して結像面に結像できる間隔で保持されている。遮光部材１３を挟んで２個のマイクロレンズ１２が光軸を一致させて共役の位置に配置され、正立等倍像を結像する光学系が形成される。このように光軸が一致する２個のマイクロレンズ１２からなる光学系は、感光体ドラム４１の表面にＬＥＤ素子３０の正立等倍像を結像することができる。 The distance LS between the first microlens 121 and the second microlens 122 is set to (2 × distance LI1), and the distance LI from the second microlens 122 to the imaging plane of the lens array 1 is the distance LO1. Equally set, distance LI = distance LO.
In this way, in the lens array 1, the two lens plates 11 are held so as to face each other with the light shielding member 13 therebetween, and are opposed to each other so as to form an image on the imaging surface. Two microlenses 12 are arranged at conjugate positions with the optical axes coincident with the light shielding member 13 interposed therebetween, and an optical system for forming an erecting equal-magnification image is formed. Thus, the optical system including the two microlenses 12 having the same optical axis can form an erecting equal-magnification image of the LED element 30 on the surface of the photosensitive drum 41.

上述した構成の作用について説明する。
まず、プリンタ１００の動作を図２に基づいて説明する。
プリンタ１００の感光体ドラム４１表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電ローラ４２により帯電される。続いて、感光体ドラム４１が回転することによって帯電された感光体ドラム４１表面がＬＥＤヘッド３の付近に到達するとＬＥＤヘッド３によって露光され、感光体ドラム４１表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器５により現像され、感光体ドラム４１の表面にトナー像が形成される。 The operation of the above configuration will be described.
First, the operation of the printer 100 will be described with reference to FIG.
The surface of the photosensitive drum 41 of the printer 100 is charged by a charging roller 42 to which a voltage is applied by a power supply device (not shown). Subsequently, when the surface of the photosensitive drum 41 charged by the rotation of the photosensitive drum 41 reaches the vicinity of the LED head 3, the surface is exposed by the LED head 3, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 41. . This electrostatic latent image is developed by the developing device 5, and a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum 41.

一方、給紙カセット６０にセットされた用紙１０１が給紙ローラ６１によって給紙カセット６０から取り出され、搬送ローラ６２、６３により、転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に搬送される。
感光体ドラム４１が回転することにより、現像によって得られた感光体ドラム４１表面上のトナー像が転写ローラ８０および転写ベルト８１の付近に到達すると図示しない電源装置により電圧が印加されている転写ローラ８０および転写ベルト８１によって、感光体ドラム４１表面上のトナー像は用紙１０１上に転写される。 On the other hand, the paper 101 set in the paper feed cassette 60 is taken out from the paper feed cassette 60 by the paper feed roller 61 and is transported to the vicinity of the transfer roller 80 and the transfer belt 81 by the transport rollers 62 and 63.
When the photosensitive drum 41 rotates and the toner image on the surface of the photosensitive drum 41 obtained by development reaches the vicinity of the transfer roller 80 and the transfer belt 81, a transfer roller to which a voltage is applied by a power supply device (not shown). The toner image on the surface of the photoconductive drum 41 is transferred onto the paper 101 by 80 and the transfer belt 81.

続いて、表面にトナー像が形成された用紙１０１は、転写ベルト８１の回転により定着器９へ搬送され、用紙１０１上のトナー像はその定着器９により加圧されながら加熱されることにより溶解し、用紙１０１上に固定される。トナー像が固定された用紙１０１は、搬送ローラ６４および排出ローラ６５により排出部７に排出されてプリンタ１００の動作が終了する。 Subsequently, the paper 101 on which the toner image is formed is conveyed to the fixing device 9 by the rotation of the transfer belt 81, and the toner image on the paper 101 is heated while being pressed by the fixing device 9 to be melted. And fixed on the sheet 101. The sheet 101 on which the toner image is fixed is discharged to the discharge unit 7 by the transport roller 64 and the discharge roller 65, and the operation of the printer 100 is completed.

次に、露光装置としてのＬＥＤヘッド３の動作を図４に基づいて説明する。
画像データをもとにプリンタ１００の制御部によりＬＥＤヘッド３の制御信号が発信されるとドライバＩＣ３１はその制御信号に基づき任意の光量でＬＥＤ素子３０を発光させる。そのＬＥＤ素子３０からの光線はレンズアレイ１に入射し、感光体ドラム４１上に結像が形成される。 Next, the operation of the LED head 3 as an exposure apparatus will be described with reference to FIG.
When a control signal for the LED head 3 is transmitted from the control unit of the printer 100 based on the image data, the driver IC 31 causes the LED element 30 to emit light with an arbitrary light amount based on the control signal. The light beam from the LED element 30 enters the lens array 1, and an image is formed on the photosensitive drum 41.

次に、レンズアレイ１の動作を図８に基づいて説明する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２１に入射し、その第１のマイクロレンズ１２１によって光軸方向に距離ＬＩ１隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上に中間像３０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ１２２によってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成されることにより、物体３０ａの結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。 Next, the operation of the lens array 1 will be described with reference to FIG.
The light rays of the LED element 30 as the object 30a enter the first microlens 121, and the first microlens 121 forms an intermediate image 30b on the intermediate image plane IMP located at a distance LI1 in the optical axis direction. Is done. Further, an image 30c that is an image of the intermediate image 30b is formed on the image plane IP by the second microlens 122, whereby an image 30c of the object 30a is formed on the image plane IP.

第１のマイクロレンズ１２１によって形成される中間像３０ｂは物体３０ａの倒立縮小像であり、結像３０ｃはその中間像３０ｂの第２のマイクロレンズ１２２による倒立拡大像である。
また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２との間では物体面上の各点からの光線の主光線が平行である、いわゆるテレセントリックになっている。 The intermediate image 30b formed by the first microlens 121 is an inverted reduced image of the object 30a, and the imaging 30c is an inverted enlarged image of the intermediate image 30b by the second microlens 122.
In addition, between the first microlens 121 and the second microlens 122, so-called telecentricity in which principal rays of light rays from each point on the object plane are parallel to each other.

ここで、物体３０ａの大きさをＳＡ、中間像３０ｂの大きさをＳＢ、結像３０ｃの大きさをＳＣとすると、第１のマイクロレンズ１２１の倍率Ｍ１および第２のマイクロレンズ１２２の倍率Ｍ２は、それぞれＭ１＝ＳＢ／ＳＡ、Ｍ２＝ＳＣ／ＳＢと表される。
レンズアレイ１は、正立等倍像を形成するのでレンズアレイ１の倍率ＭＡ＝ＳＣ／ＳＡ（ＭＡ＝Ｍ１×Ｍ２）は“１”でなければならず、倍率Ｍ１×Ｍ２＝１でなければならない。すなわち、第２のマイクロレンズ１２２の倍率Ｍ２は、第１のマイクロレンズ１２１の倍率Ｍ１の逆数と等しくなければならない。 Here, assuming that the size of the object 30a is SA, the size of the intermediate image 30b is SB, and the size of the imaging 30c is SC, the magnification M1 of the first microlens 121 and the magnification M2 of the second microlens 122 Are expressed as M1 = SB / SA and M2 = SC / SB, respectively.
Since the lens array 1 forms an erecting equal-magnification image, the magnification MA = SC / SA (MA = M1 × M2) of the lens array 1 must be “1”, and unless the magnification M1 × M2 = 1. Don't be. That is, the magnification M2 of the second microlens 122 must be equal to the inverse of the magnification M1 of the first microlens 121.

なお、物体３０ａからの光線のうち、結像に寄与しない光線は遮光部材１３により遮断される。
一方、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２を同じ構成のレンズとした場合もレンズアレイ１は物体３０ａの正立等倍像を形成する。
物体３０ａとしてのＬＥＤ素子３０の光線は第１のマイクロレンズ１２１に入射し、その第１のマイクロレンズ１２１によって光軸方向に距離（ＬＳ／２）隔てた位置にある中間像面ＩＭＰ上に中間像３０ｂが形成される。さらに、第２のマイクロレンズ１２２によってその中間像３０ｂの像である結像３０ｃが結像面ＩＰ上に形成される。このとき、結像３０ｃは物体３０ａの正立等倍像になっている。 Of the light rays from the object 30a, the light rays that do not contribute to image formation are blocked by the light shielding member 13.
On the other hand, even when the first microlens 121 and the second microlens 122 have the same configuration, the lens array 1 forms an erecting equal-magnification image of the object 30a.
The light beam of the LED element 30 as the object 30a is incident on the first micro lens 121, and is intermediate on the intermediate image plane IMP at a position separated by a distance (LS / 2) in the optical axis direction by the first micro lens 121. An image 30b is formed. Further, the second micro lens 122 forms an image 30c, which is an image of the intermediate image 30b, on the image plane IP. At this time, the image 30c is an erecting equal-magnification image of the object 30a.

また、第１のマイクロレンズ１２１と第２のマイクロレンズ１２２との間ではテレセントリックになっている。
次に、本実施例におけるマイクレンズ１２の構成の詳細およびそのマイクレンズ１２に入射する光線の経路について、図１の第１の実施例におけるレンズ板の断面図に基づいて説明する。図１は物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で第１のマイクロレンズ１２１の光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、上方向にレンズアレイ１の物体面がある。 Further, the first microlens 121 and the second microlens 122 are telecentric.
Next, details of the configuration of the microphone lens 12 in this embodiment and the path of the light beam incident on the microphone lens 12 will be described based on the cross-sectional view of the lens plate in the first embodiment shown in FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the lens plate 11 on the object plane side taken along a plane that is parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 and includes the optical axis AX1 of the first microlenses 121. The horizontal direction in FIG. 1 is a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121, and the object plane of the lens array 1 is in the upward direction.

なお、以下の説明では、図１に基づき第１のマイクロレンズ１２１に入射する光線の第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明するものとする。
第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面を第１のレンズ曲面としての物体面側レンズ曲面１２１ａ、第１のマイクロレンズ１２１の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を第２のレンズ曲面としての結像面側レンズ曲面１２１ｂとする。 In the following description, components in a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 of the light incident on the first microlens 121 will be described based on FIG.
An object surface side curved surface 121a having a curved surface on the object plane side of the first microlens 121 as a first lens curved surface, and a curved surface on the image forming surface side (side adjacent to the light shielding member 13) of the first microlens 121 are illustrated. The imaging surface side lens curved surface 121b is used as the second lens curved surface.

また、第１のマイクロレンズ１２１から距離ＰＹの位置にある別の第１のマイクロレンズ１２１´における物体面側の曲面を第１のレンズ曲面としての物体面側レンズ曲面１２１ａ´、第１のマイクロレンズ１２１´の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を第２のレンズ曲面としての結像面側レンズ曲面１２１ｂ´とする。
この物体面側レンズ曲面１２１ａと結像面側レンズ曲面１２１ｂ、および物体面側レンズ曲面１２１ａ´と結像面側レンズ曲面１２１ｂ´は、光軸を共有するように形成されている。 In addition, the object-surface-side curved surface 121a ′, which is the first lens-curved surface, is the object-surface-side curved surface of another first microlens 121 ′ located at a distance PY from the first microlens 121, and the first microlens 121 ′. The curved surface on the imaging surface side (the side close to the light shielding member 13) of the lens 121 ′ is defined as an imaging surface side lens curved surface 121b ′ serving as a second lens curved surface.
The object surface side lens curved surface 121a and the imaging surface side lens curved surface 121b, and the object surface side lens curved surface 121a ′ and the imaging surface side lens curved surface 121b ′ are formed so as to share the optical axis.

本実施例では、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するように構成することにより、結像の劣化を抑制し、レンズアレイ１の解像度の低下を抑制する。
物体面側レンズ曲面１２１ａは物体面側に突出する凸面であり、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１とすると、光軸ＡＸ１上で物体面側レンズ曲面１２１ａの面頂点Ｐ８から曲率半径Ｃ１の位置に物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率中心Ｐ１がある。なお、物体面側レンズ曲面１２１ａは、数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。 In the present embodiment, the configuration is such that all the light rays incident on the object surface side lens curved surface 121a are incident on the image forming surface side lens curved surface 121b, thereby suppressing the deterioration of the image forming and reducing the resolution of the lens array 1. Suppress.
The object-side lens curved surface 121a is a convex surface that protrudes toward the object surface. If the radius of curvature of the object-side lens curved surface 121a is C1, the radius of curvature C1 from the surface vertex P8 of the object-side lens curved surface 121a on the optical axis AX1. Is the center of curvature P1 of the object-side lens curved surface 121a. The object-side lens curved surface 121a is a rotationally symmetric high-order aspheric surface expressed by Equation 1, but the aspheric coefficients A and B are sufficiently small and can be regarded as a spherical surface.

Ｐ２は、物体面側レンズ曲面１２１ａ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点であり、別の第１のマイクロレンズ１２１´の物体面側レンズ曲面１２１ａ´に最も近い点である。また、Ｐ５は、別の物体面側レンズ曲面１２１ａ´の曲率中心であり、Ｐ３は、曲率中心Ｐ１と曲率中心Ｐ５を結ぶ線分上で曲率中心Ｐ１から距離ＲＬの点である。さらに、Ｐ１０は光軸ＡＸ１上で点Ｐ２から距離ＲＬの点である。 P2 is a point on the object plane lens curved surface 121a that is separated from the optical axis AX1 by the radius RL, and is the point closest to the object plane lens curved surface 121a ′ of another first microlens 121 ′. P5 is the center of curvature of another object-side lens curved surface 121a ', and P3 is a point having a distance RL from the center of curvature P1 on the line segment connecting the center of curvature P1 and the center of curvature P5. Further, P10 is a point having a distance RL from the point P2 on the optical axis AX1.

以下に、点Ｐ２に入射する光線における第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明する。
物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線である直線ＲＡＹ１が点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過するとき、直線ＲＡＹ１の光軸ＡＸ１に対する角度をｄ１とすると、点Ｐ２に入射する光線と光軸ＡＸ１の成す角度は、角度ｄ１以下である。なぜなら、光軸ＡＸ１に対する角度が角度ｄ１より大きい角度ｄ２となる直線ＲＡＹ２で示される光線は、物体面側レンズ曲面１２１ａ´によって反射もしくは屈折され、点Ｐ２に入射しないためである。 Hereinafter, a component in a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 in the light ray incident on the point P2 will be described.
When a straight line RAY1 that is a tangent to the object-side lens curved surface 121a ′ passes through the point P2 and the center of curvature P1, if the angle of the straight line RAY1 with respect to the optical axis AX1 is d1, the light beam incident on the point P2 and the optical axis AX1 form. The angle is equal to or less than the angle d1. This is because the light beam indicated by the straight line RAY2 having an angle d2 greater than the angle d1 with respect to the optical axis AX1 is reflected or refracted by the object surface side lens curved surface 121a ′ and does not enter the point P2.

すなわち、ＲＡＹ１は、物体面側レンズ曲面１２１ａの端部で物体面側レンズ曲面１２１ａ´に最も近い点Ｐ２に入射し、結像面側レンズ曲面１２１ｂの付近で光軸ＡＸ１から最も離れた位置を通過する光線であるから、光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するようにレンズ板１１を構成すれば、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射することになる。 That is, RAY1 is incident on the point P2 closest to the object-side lens curved surface 121a ′ at the end of the object-side lens curved surface 121a, and is positioned farthest from the optical axis AX1 in the vicinity of the imaging surface-side lens curved surface 121b. If the lens plate 11 is configured such that the light ray RAY1 is incident on the imaging surface side lens curved surface 121b, all the light rays incident on the object surface side lens curved surface 121a are formed on the imaging surface side lens curved surface 121b. Will be incident on.

次に、図１および図１０に基づいて光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部（結像面側レンズ曲面１２１ｂ上で光軸ＡＸ１から距離ＲＬの点）に入射する条件を求める。図１の直線ＲＡＹ１を点Ｐ１から点Ｐ２と反対方向に伸ばした直線上の点であり、光軸ＡＸ１から距離ＲＬの点をＰ７とし、光軸ＡＸ１上の点であり、点Ｐ７から距離ＲＬの点をＰ６とすると点Ｐ１、点Ｐ２、および点Ｐ３を結ぶ三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３は、点Ｐ７、点Ｐ１、および点Ｐ６を結ぶ三角形Ｐ７Ｐ１Ｐ６と合同であるから線分Ｐ１Ｐ６と線分Ｐ２Ｐ３の長さは同じであり、その長さは（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根である。 Next, based on FIG. 1 and FIG. 10, the condition for the light ray RAY1 to enter the end of the imaging surface side lens curved surface 121b (the point on the imaging surface side lens curved surface 121b at a distance RL from the optical axis AX1) is obtained. 1 is a point on a straight line obtained by extending the straight line RAY1 from the point P1 in the opposite direction to the point P2. The point RL1 from the optical axis AX1 is P7, the point is on the optical axis AX1, and the distance RL from the point P7. If the point P6 is P6, the triangle P1P2P3 connecting the points P1, P2 and P3 is congruent with the triangle P7P1P6 connecting the points P7, P1 and P6, so the lengths of the line segment P1P6 and the line segment P2P3 are The length is the square root of (curvature radius C1 ² -distance RL ² ).

ここで、図１０は第１の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図であり、物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１０における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、下方向に遮光部材１３および第２のマイクロレンズ１２２がある。 Here, FIG. 10 is an explanatory diagram of the curved surface on the image plane of the microlens in the first embodiment. The lens plate 11 on the object plane side is parallel to the arrangement direction of the first microlens 121 and the optical axis AX1. It is sectional drawing cut | disconnected by the plane containing. The left-right direction in FIG. 10 is a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121, and the light shielding member 13 and the second microlens 122 are present in the lower direction.

結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率半径をＣ２とすると、光軸ＡＸ１上で結像面側レンズ曲面１２１ｂの面頂点Ｐ９から曲率半径Ｃ２の位置に結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率中心Ｐ１１がある。なお、結像面側レンズ曲面１２１ｂは、数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。 Assuming that the curvature radius of the imaging surface side lens curved surface 121b is C2, the center of curvature P11 of the imaging surface side lens curved surface 121b is located on the optical axis AX1 from the surface vertex P9 of the imaging surface side lens curved surface 121b to the curvature radius C2. is there. The imaging surface side lens curved surface 121b is a rotationally symmetric high-order aspheric surface expressed by Formula 1, but the aspheric coefficients A and B are sufficiently small and can be regarded as a spherical surface.

図１０より、線分Ｐ６Ｐ９＝線分Ｐ１１Ｐ９−線分Ｐ１１Ｐ６であり、線分Ｐ１１Ｐ９＝曲率半径Ｃ２、線分Ｐ１１Ｐ６は（曲率半径Ｃ２^２−距離ＲＬ^２）の平方根であるから、線分Ｐ６Ｐ９は、曲率半径Ｃ２−（（曲率半径Ｃ２^２−距離ＲＬ^２）の平方根）である。
光線ＲＡＹ１が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、図１において、線分Ｐ６Ｐ７が第１のマイクロレンズ１２１の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が図１の線分Ｐ８Ｐ９以下であればよい。 From FIG. 10, line segment P6P9 = line segment P11P9−line segment P11P6, line segment P11P9 = curvature radius C2, and line segment P11P6 is the square root of (curvature radius C2 ² −distance RL ² ). , Radius of curvature C2 − ((square radius of curvature radius C2 ² −distance RL ² )).
In order for the ray RAY1 to enter the imaging surface side lens curved surface 121b, it is sufficient that the line segment P6P7 is equal to or smaller than the radius RL of the first microlens 121 in FIG. That is, the thickness LT1 of the first microlens 121 may be equal to or smaller than the line segment P8P9 in FIG.

したがって、図１より、線分Ｐ８Ｐ９は、線分Ｐ８Ｐ１と線分Ｐ１Ｐ６と線分Ｐ６Ｐ９との和であって、線分Ｐ８Ｐ１＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ１Ｐ６は（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根、線分Ｐ６Ｐ９は曲率半径Ｃ２−（（曲率半径Ｃ２^２−距離ＲＬ^２）の平方根）であるから、数式２に示す関係を満たせばよい。 Therefore, from FIG. 1, the line segment P8P9 is the sum of the line segment P8P1, the line segment P1P6, and the line segment P6P9, and the line segment P8P1 = the radius of curvature C1, and the line segment P1P6 is (the radius of curvature C1 ² -the distance RL ^2. the square root of), the line segment P6P9 is the radius of curvature C2 - ((radius of curvature C2 ² - distance RL ²⁾ because the square root of), may satisfy the relationship shown in equation 2.

ところで、物体面側レンズ曲面１２１ａと結像面側レンズ曲面１２１ｂが形成されるためには、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が線分Ｐ８Ｐ１０と線分Ｐ６Ｐ９の和以上でなければならない。線分Ｐ８Ｐ１０は、曲率半径Ｃ１−（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根であるから、数式３に示す関係がある。

By the way, in order to form the object surface side lens curved surface 121a and the imaging surface side lens curved surface 121b, the thickness LT1 of the first micro lens 121 must be equal to or greater than the sum of the line segment P8P10 and the line segment P6P9. Since the line segment P8P10 is the square root of the curvature radius C1- (curvature radius C1 ² -distance RL ² ), there is a relationship shown in Formula 3.

上述した数式２および数式３から数式４で示す関係がある。

There is a relationship expressed by Equation 2 and Equation 3 to Equation 4 described above.

したがって、光線ＲＡＹ１が物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって、点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過するとき、上記数式４を満たすことにより光線ＲＡＹ１は結像面側レンズ曲面１２１ｂ上を通過し、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射する。

Therefore, when the ray RAY1 is tangent to the object surface side lens curved surface 121a ′ and passes through the point P2 and the center of curvature P1, the ray RAY1 passes on the imaging surface side lens curved surface 121b by satisfying the above equation 4. All light rays incident on the object-side lens curved surface 121a are incident on the image-forming surface-side lens curved surface 121b.

次に、光線ＲＡＹ１が物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって、点Ｐ２と曲率中心Ｐ１を通過する条件を求める。直線ＲＡＹ１と物体面側レンズ曲面１２１ａ´との接点をＰ４とすると、三角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３と三角形Ｐ１Ｐ５Ｐ４は相似形であるので数式５の関係がある。 Next, a condition in which the ray RAY1 is a tangent to the object surface side lens curved surface 121a ′ and passes through the point P2 and the center of curvature P1 is obtained. Assuming that the contact point between the straight line RAY1 and the object surface side lens curved surface 121a ′ is P4, the triangle P1P2P3 and the triangle P1P5P4 are similar to each other, and therefore there is a relationship of Expression 5.

また、線分Ｐ１Ｐ５＝距離ＰＹ（マイクロレンズ１２の配列間隔）、線分Ｐ１Ｐ２＝線分Ｐ５Ｐ４＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ２Ｐ３＝（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根より、数式６の関係がある。

Further, from the square root of line segment P1P5 = distance PY (arrangement interval of microlenses 12), line segment P1P2 = line segment P5P4 = curvature radius C1, line segment P2P3 = (curvature radius C1 ² -distance RL ² ), Equation 6 There is a relationship.

したがって、レンズ板１１の構成が数式６を満たすならば、物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線としての光線ＲＡＹ１が点Ｐ２と曲率中心Ｐ１とを通過する。
ここで、マイクロレンズ１２の配列間隔ＰＹが数式６の右辺の示す値以下のとき、すなわち数式７で示す関係があるとき、の光線の経路を図１１に基づいて説明する。

Therefore, if the configuration of the lens plate 11 satisfies Formula 6, the ray RAY1 as the tangent to the object-side lens curved surface 121a ′ passes through the point P2 and the center of curvature P1.
Here, when the arrangement interval PY of the microlenses 12 is equal to or smaller than the value indicated by the right side of Equation 6, that is, when there is a relationship represented by Equation 7, the path of the light beam will be described with reference to FIG.

図１１は、第１の実施例における物体面側のレンズ板の断面図であり、レンズ板１１の構成が数式６の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´を太い実線で示し、数式７の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´を太い破線で示している。

FIG. 11 is a cross-sectional view of the lens plate on the object plane side in the first embodiment. The object plane lens curved surface 121a ′ when the configuration of the lens plate 11 satisfies the condition of Formula 6 is indicated by a thick solid line. The object-side lens curved surface 121a ′ when the condition 7 is satisfied is indicated by a thick broken line.

レンズ板１１の構成が、数式７の条件を満たすとき、図１１に示すように物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線ＲＡＹ３は、結像面側レンズ曲面１２１ｂの近傍で光線ＲＡＹ１（レンズ板１１の構成が数式６の条件を満たすときの物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線）より光軸ＡＸ１の近くを通過する。 When the configuration of the lens plate 11 satisfies the condition of Equation 7, the ray RAY3 that is tangent to the object-side lens curved surface 121a ′ and passes through the point P2 as shown in FIG. It passes near the optical axis AX1 near the ray RAY1 (a ray that is a tangent to the object-side lens curved surface 121a ′ when the configuration of the lens plate 11 satisfies the condition of Equation 6 and passes through the point P2).

また、物体面側レンズ曲面１２１ａ´の接線であって点Ｐ２を通過する光線は、点Ｐ２を通過する光線の中で光軸ＡＸ１に対して最も外側を通過するので、レンズ板１１の構成が数式７の条件を満たした上で数式４を満たすとき、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂを通過する。
このように本実施例の構成のレンズアレイ１は、物体面側のマイクロレンズである第１のマイクロレンズ１２１の物体面側のレンズ曲面に入射するすべての光線が、その物体面側のレンズ曲面と光軸を共有する第１のマイクロレンズ１２１の結像面側のレンズ曲面に入射するので、光軸を共有しない別のレンズへ光線が入射することがなくなり、結像の劣化を抑制することができる。 In addition, a ray that is a tangent to the object-side lens curved surface 121a ′ and passes through the point P2 passes through the outermost side with respect to the optical axis AX1 among the rays that pass through the point P2. When Expression 4 is satisfied after satisfying the condition of Expression 7, all the light rays incident on the object plane side lens curved surface 121a pass through the imaging plane side lens curved surface 121b.
As described above, in the lens array 1 having the configuration of the present embodiment, all the light rays incident on the object curved surface of the first microlens 121 that is the microlens on the object plane side are converted into the lens curved surface on the object plane side. Since the light is incident on the lens curved surface on the imaging surface side of the first microlens 121 sharing the optical axis with the optical axis, the light beam does not enter another lens not sharing the optical axis, thereby suppressing the deterioration of the imaging. Can do.

本実施例のレンズアレイ１を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度を示すＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ：振幅伝達関数）を測定したところ、そのＭＴＦは８０％以上の値を示した。
ここで、ＭＴＦとは、露光装置の解像度を示し、露光装置中で点灯しているＬＥＤ素子３０の結像のコントラストを示す。１００％が結像のコントラストが最も大きく、露光装置としての解像度が高いことを示し、小さいほど光量のコントラストは小さく、露光装置の解像度は低い。 With respect to the LED head 3 using the lens array 1 of the present example, MTF (Modulation Transfer Function) indicating the resolution of image formation was measured, and the MTF showed a value of 80% or more.
Here, MTF indicates the resolution of the exposure apparatus, and indicates the contrast of image formation of the LED element 30 that is lit in the exposure apparatus. 100% indicates that the imaging contrast is the highest and the resolution as the exposure apparatus is high. The smaller the contrast, the smaller the contrast of the light amount, and the lower the resolution of the exposure apparatus.

ＭＴＦ（％）は、結像の光量の最大値をＥＭＡＸ、隣り合う２つの結像の間の光量の最小値をＥＭＩＮとしたとき、
ＭＴＦ＝（ＥＭＡＸ−ＥＭＩＮ）／（ＥＭＡＸ＋ＥＭＩＮ）×１００（％）
のように定義される。
このＭＴＦの測定においては、ＬＥＤヘッド３のレンズアレイ１の結像面ＩＰ上、第２のマイクロレンズ１２２の結像面側レンズの頂点から距離ＬＩ（ｍｍ）離れた位置の結像を顕微鏡デジタルカメラにより撮影し、撮影画像よりＬＥＤ素子３０の結像の光量分布を解析し、このＭＴＦを算出した。 MTF (%) is EMAX as the maximum value of the amount of imaged light, and EMIN as the minimum value of the amount of light between two adjacent images.
MTF = (EMAX−EMIN) / (EMAX + EMIN) × 100 (%)
Is defined as follows.
In this MTF measurement, an image formed at a distance LI (mm) away from the apex of the image forming surface side lens of the second micro lens 122 on the image forming surface IP of the lens array 1 of the LED head 3 is obtained by using a digital microscope. The MTF was calculated by photographing with a camera, analyzing the light distribution of the image of the LED element 30 from the photographed image.

また、ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。
さらに、ＭＴＦの値と画像形成装置の画像品質について説明する。
本来、画像形成装置が形成する画像でトナーが乗らない部分は、静電潜像においては電位が十分に高くなければならない。また、ＬＥＤヘッドで形成される結像は暗くなければならない。ところが、ＭＴＦの値が小さいとＬＥＤヘッドで形成される結像において、暗くなければならない部分にも光線が入射してしまう。 Further, in the MTF measurement, the LED head 3 in which the arrangement interval PD of the LED elements 30 is 0.0423 mm was used.
Further, the MTF value and the image quality of the image forming apparatus will be described.
Originally, the portion of the image formed by the image forming apparatus where no toner is applied must have a sufficiently high potential in the electrostatic latent image. In addition, the image formed by the LED head must be dark. However, if the MTF value is small, the light beam is incident on a portion that must be dark in the image formed by the LED head.

光線が入射してしまうと静電潜像においては電位が十分に高くなければならないところの電位が下がってしまい、本来、画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分にトナーが付着してしまう。
画像形成装置の画像でトナーが乗らない部分は、本来、用紙の色である白色によって画像が構成されるが、トナーが付着してしまった部分は、トナーの色が混ざって見えるため、画像形成装置の画像品質が低下する。 When the light beam enters, the potential of the electrostatic latent image where the potential must be sufficiently high is lowered, and the toner adheres to the portion of the image forming apparatus where the toner is not originally placed.
In the image forming apparatus image, the portion where no toner is applied is originally composed of the white color of the paper, but the portion where the toner is attached appears to be mixed with the toner color, so image formation The image quality of the device is degraded.

様々な評価を重ねた結果、ＭＴＦが８０％以上のとき、画像形成装置の画像は筋や濃淡斑のない良好な画像となった。
ここで、本実施例によるレンズアレイ１のレンズ板１１の寸法を説明する。
レンズアレイ１の各レンズ列で並ぶそれぞれのマイクロレンズ１２の間隔ＰＹ（図６参照）、マイクロレンズ１２のレンズ列の間隔ＰＸ（図６参照）、レンズ板１１のマイクロレンズ１２配列方向の長さＱＹ（図１２参照）、レンズ板１１のマイクロレンズ１２配列方向に直交する方向の長さＱＸ（図１２参照）、マイクロレンズ１２の半径ＲＬ（図１参照）、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１（図１参照）、結像面側レンズ曲面１２１ｂの曲率半径をＣ２（図１０参照）、および第１のマイクロレンズ１２１の厚みＬＴ１（図１参照）は、表１の部品寸法に示すとおりである。 As a result of various evaluations, when the MTF was 80% or more, the image of the image forming apparatus was a good image without streaks or light and dark spots.
Here, the dimensions of the lens plate 11 of the lens array 1 according to the present embodiment will be described.
The distance PY between the microlenses 12 arranged in each lens row of the lens array 1 (see FIG. 6), the distance PX between the lens rows of the microlens 12 (see FIG. 6), and the length of the lens plate 11 in the arrangement direction of the microlenses 12 QY (see FIG. 12), length QX (see FIG. 12) of the lens plate 11 in the direction orthogonal to the arrangement direction of the microlenses 12, radius RL (see FIG. 1) of the microlens 12, and curvature of the object-side lens curved surface 121a The radius is C1 (see FIG. 1), the curvature radius of the imaging surface side lens curved surface 121b is C2 (see FIG. 10), and the thickness LT1 (see FIG. 1) of the first microlens 121 is the component dimensions in Table 1. It is shown.

次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズアレイを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。図１３において、３０１はトナーが乗っているドット、３０２はトナーが乗っていないドットを示している。

Next, when an image of the image forming apparatus on which the lens array of this example was mounted was evaluated using a color LED printer, a good image free of streaks and shading was obtained. In the image evaluation of the image forming apparatus, an image in which dots are formed every other pixel among all the pixels shown in FIG. In FIG. 13, reference numeral 301 denotes a dot on which toner is placed, and 302 denotes a dot on which toner is not placed.

なお、本実施例では、マイクロレンズ１２は回転対称高次非球面で構成したが、これに限られることなく、球面を形成するようにしてもよい。また、アナモフィック非球面、放物面、楕円面、双曲面、コーニック面等の曲面を形成してもよい。
また、レンズ板１１は一般射出成型により作成したが、圧縮射出成型等の成型法でもよい。さらに、レンズ板１１の素材は樹脂を用いているがガラスを用いてもよい。 In the present embodiment, the microlens 12 is composed of a rotationally symmetric high-order aspheric surface, but the present invention is not limited to this, and a spherical surface may be formed. Moreover, you may form curved surfaces, such as an anamorphic aspherical surface, a paraboloid, an ellipsoid, a hyperboloid, a conic surface.
Further, although the lens plate 11 is formed by general injection molding, a molding method such as compression injection molding may be used. Furthermore, although the lens plate 11 is made of resin, glass may be used.

また、遮光部材１３はポリカーボネートを用いて射出成型により作成したが、これに限られることなく、切削加工により作成してもよく、また金属をエッチングするなどして作成してもよい。
また、発光部としてＬＥＤ素子３０を複数配置したＬＥＤアレイを用いたが、例えば有機ＥＬを発光部にしてもよく、半導体レーザーを用いてもよく、さらには蛍光灯やハロゲンランプ等の発光部に液晶素子で構成されたシャッタを併用した露光装置でもよい。 The light shielding member 13 is made by injection molding using polycarbonate. However, the light shielding member 13 is not limited to this, and may be made by cutting, or may be made by etching a metal.
In addition, an LED array in which a plurality of LED elements 30 are arranged is used as a light emitting unit. However, for example, an organic EL may be used as a light emitting unit, a semiconductor laser may be used, and a light emitting unit such as a fluorescent lamp or a halogen lamp is used. An exposure apparatus using a shutter composed of a liquid crystal element may also be used.

以上説明したように、第１の実施例では、レンズアレイのレンズを、上述した数式７の条件を満たした上で数式４を満たすように構成することにより、レンズから光線が漏れて別のレンズへ入射することを防ぐことができるため、物体の結像の劣化が抑制され、レンズアレイの解像度を十分高くすることができ、また露光装置の結像のコントラストが得られ、画像形成装置で鮮明な画像を得ることができるという効果が得られる。 As described above, in the first embodiment, the lens of the lens array is configured so as to satisfy Expression 4 after satisfying the condition of Expression 7 described above. Therefore, the image formation of the object can be prevented from deteriorating, the resolution of the lens array can be made sufficiently high, and the contrast of the image of the exposure apparatus can be obtained. The effect that a clear image can be obtained is obtained.

第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と略同様であるが、レンズアレイ１のレンズ板１１の構成が異なるものであり、そのレンズアレイ１のレンズ板１１の構成を以下に説明する。なお、第１の実施例と同様の部分は同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例におけるマイクレンズ１２の構成の詳細およびそのマイクレンズ１２に入射する光線の経路について、図１４の第２の実施例におけるレンズ板の断面図に基づいて説明する。図１４は物体面側のレンズ板１１を第１のマイクロレンズ１２１の配列方向に平行で第１のマイクロレンズ１２１の光軸ＡＸ１を含む平面で切断した断面図である。図１４における左右方向が第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行な方向であり、上方向にレンズアレイ１の物体面がある。 The configuration of the second embodiment is substantially the same as the configuration of the first embodiment, but the configuration of the lens plate 11 of the lens array 1 is different. The configuration of the lens plate 11 of the lens array 1 is as follows. Explained. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
Details of the configuration of the microphone lens 12 in the present embodiment and the path of the light beam incident on the microphone lens 12 will be described based on the cross-sectional view of the lens plate in the second embodiment of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of the lens plate 11 on the object plane side taken along a plane that is parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 and includes the optical axis AX1 of the first microlenses 121. The left-right direction in FIG. 14 is a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121, and the object plane of the lens array 1 is in the upward direction.

なお、以下の説明では、図１４に基づき第１のマイクロレンズ１２１に入射する光線の第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明するものとする。
第１のマイクロレンズ１２１の物体面側の曲面を物体面側レンズ曲面１２１ａ、第１のマイクロレンズ１２１の結像面側（遮光部材１３に近接する側）の曲面を結像面側レンズ曲面１２１ｂとする。 In the following description, components in a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 of the light incident on the first microlens 121 will be described based on FIG.
A curved surface on the object plane side of the first microlens 121 is an object plane lens curved surface 121a, and a curved surface on the imaging plane side (the side close to the light shielding member 13) of the first microlens 121 is an imaging plane side lens curved surface 121b. And

本実施例では、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するように構成することにより、結像の劣化を抑制し、レンズアレイ１の解像度の低下を抑制する。
物体面側レンズ曲面１２１ａは凸面であり、物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率半径をＣ１とすると、光軸ＡＸ１上で物体面側レンズ曲面１２１ａの面頂点Ｐ１０６から曲率半径Ｃ１の位置に物体面側レンズ曲面１２１ａの曲率中心Ｐ１０１がある。なお、物体面側レンズ曲面１２１ａは、上述した数式１で表される回転対称高次非球面であるが、非球面係数ＡおよびＢは十分に小さく、球面とみなすことができる。 In the present embodiment, the configuration is such that all the light rays incident on the object surface side lens curved surface 121a are incident on the image forming surface side lens curved surface 121b, thereby suppressing the deterioration of the image forming and reducing the resolution of the lens array 1. Suppress.
The object-side lens curved surface 121a is a convex surface, and when the curvature radius of the object-side lens curved surface 121a is C1, the object surface side is located on the optical axis AX1 from the surface vertex P106 of the object-side lens curved surface 121a to the curvature radius C1. There is a center of curvature P101 of the lens curved surface 121a. The object-side lens curved surface 121a is a rotationally symmetric high-order aspheric surface represented by the above-described formula 1, but the aspheric coefficients A and B are sufficiently small and can be regarded as a spherical surface.

Ｐ１０２は、物体面側レンズ曲面１２１ａ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点であり、Ｐ１０４は、結像面側レンズ曲面１２１ｂ上で光軸ＡＸ１から半径ＲＬ離れた点である。また、Ｐ１０３は、線分Ｐ１０２Ｐ１０４上で曲率中心Ｐ１０１から距離ＲＬの点であり、Ｐ１０８は光軸ＡＸ１上で点Ｐ１０２から距離ＲＬの点である。Ｐ１０７は、光軸ＡＸ１上で結像面側レンズ曲面１２１ｂの面頂点である。 P102 is a point separated from the optical axis AX1 by the radius RL on the object-side lens curved surface 121a, and P104 is a point separated from the optical axis AX1 by the radius RL on the imaging surface-side lens curved surface 121b. P103 is a point having a distance RL from the center of curvature P101 on the line segment P102P104, and P108 is a point having a distance RL from the point P102 on the optical axis AX1. P107 is the surface vertex of the imaging surface side lens curved surface 121b on the optical axis AX1.

以下に、点Ｐ１０２に入射する光線における第１のマイクロレンズ１２１の配列方向と平行する方向の成分について説明する。
ＲＡＹ４は、マイクロレンズ１２の配列方向と平行で、点Ｐ１０２に入射する光線であり、光線ＲＡＹ４の直線Ｐ１０２Ｐ１０１に対する入射角はｅである。
また、光線ＲＡＹ４は、点Ｐ１０２から直線Ｐ１０２Ｐ１０１に対する出射角はｆで第１のマイクロレンズ１２１内を透過する。 Hereinafter, a component in a direction parallel to the arrangement direction of the first microlenses 121 in the light ray incident on the point P102 will be described.
RAY4 is a light ray that is parallel to the arrangement direction of the microlenses 12 and is incident on the point P102, and the incident angle of the light ray RAY4 with respect to the straight line P102P101 is e.
The ray RAY4 passes through the first microlens 121 with an emission angle f from the point P102 to the straight line P102P101.

Ｐ１０５は、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂ上を通過する点であり、Ｐ１０９は、線分Ｐ１０４Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との交点である。
ここで、直線Ｐ１０２Ｐ１０４と直線Ｐ１０２Ｐ１０１が成す角はｇとなっている。
物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、点Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との距離がマイクロレンズ１２の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、図１４に示すように、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さ以下であればよい。 P105 is a point where the light ray RAY4 passes on the imaging surface side lens curved surface 121b, and P109 is an intersection of the line segment P104P105 and the optical axis AX1.
Here, the angle formed by the straight line P102P104 and the straight line P102P101 is g.
The distance between the point P105 and the optical axis AX1 may be equal to or less than the radius RL of the microlens 12 in order for all the light rays incident on the object-side lens curved surface 121a to enter the imaging surface-side lens curved surface 121b. That is, as shown in FIG. 14, the thickness LT1 of the first microlens 121 may be equal to or smaller than the thickness of the lens when the light ray RAY4 is incident on the end of the imaging surface side lens curved surface 121b.

次に、図１４に示すように光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さを求める。線分Ｐ１０２Ｐ１０４は、線分Ｐ１０４Ｐ１０５が２×半径ＲＬに等しいことから数式８で示される。 Next, as shown in FIG. 14, the thickness of the lens when the light ray RAY4 enters the end of the imaging surface side lens curved surface 121b is obtained. The line segment P102P104 is expressed by Equation 8 because the line segment P104P105 is equal to 2 × radius RL.

一方、スネルの法則より、第１のマイクロレンズ１２１の屈折率をｎとすると、屈折率ｎ＝ｓｉｎ（ｅ）／ｓｉｎ（ｆ）が成り立つ。また、入射角ｅと角度ｇは、ｅ＝π／２−ｇであるから、数式９で表す関係がある。

On the other hand, according to Snell's law, if the refractive index of the first microlens 121 is n, the refractive index n = sin (e) / sin (f) holds. Further, since the incident angle e and the angle g are e = π / 2−g, there is a relationship expressed by Expression 9.

また、数式９より、ｃｏｓ（ｆ）を、ｃｏｓ（ｇ）を用いて表すと、数式１０になる。

Further, from Equation 9, when cos (f) is expressed using cos (g), Equation 10 is obtained.

図１４に示すように、線分Ｐ１０１Ｐ１０３＝距離ＲＬ、線分Ｐ１０１Ｐ１０２＝曲率半径Ｃ１であるから、数式１１で表す関係がある。

As shown in FIG. 14, since the line segment P101P103 = distance RL and the line segment P101P102 = curvature radius C1, there is a relationship expressed by Expression 11.

また、図１４に示すように、線分Ｐ１０２Ｐ１０３＝（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根、であるから、数式１２で表す関係がある。

Further, as shown in FIG. 14, since the line segment P102P103 = (square radius of curvature radius C1 ² −distance RL ² ), there is a relationship expressed by Expression 12.

ここで、三角関数の加法定理および数式９、数式１０、数式１１、ならびに数式１２より、数式１３で表す関係がある。

Here, the addition theorem of the trigonometric function and the relationship expressed by Equation 13 from Equation 9, Equation 10, Equation 11, and Equation 12 exist.

さらに、数式８と数式１３より、数式１４で表す関係がある。

Further, there is a relationship expressed by Formula 14 from Formula 8 and Formula 13.

ところで、物体面側レンズ曲面１２１ａおよび結像面側レンズ曲面１２１ｂが形成されるためには、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１は、線分Ｐ１０６Ｐ１０８と線分Ｐ１０９Ｐ１０７との和以上でなければならない。つまり、第１のマイクロレンズ１２１の厚さの最小値をＴＭＩＮとすると、最小値ＴＭＩＮ＝Ｐ１０６Ｐ１０８＋Ｐ１０９Ｐ１０７である。

By the way, in order for the object surface side lens curved surface 121a and the imaging surface side lens curved surface 121b to be formed, the thickness LT1 of the first microlens 121 is not greater than or equal to the sum of the line segment P106P108 and the line segment P109P107. Don't be. That is, assuming that the minimum value of the thickness of the first microlens 121 is TMIN, the minimum value TMIN = P106P108 + P109P107.

図１４より、線分Ｐ１０６Ｐ１０８＝線分Ｐ１０１Ｐ１０６−線分Ｐ１０１Ｐ１０８であり、線分Ｐ１０１Ｐ１０６＝曲率半径Ｃ１、線分Ｐ１０１Ｐ１０８＝（曲率半径Ｃ１^２−距離ＲＬ^２）の平方根となる。
図１５の第２の実施例におけるマイクロレンズの結像面側の曲面の説明図より、線分Ｐ１０９Ｐ１０７＝線分Ｐ１１０Ｐ１０７−線分Ｐ１１０Ｐ１０９であり、また線分Ｐ１１０Ｐ１０７＝曲率半径Ｃ２、線分Ｐ１１０Ｐ１０９＝（曲率半径Ｃ２^２−距離ＲＬ^２）の平方根であり、線分Ｐ１０９Ｐ１０７＝曲率半径Ｃ２−（曲率半径Ｃ２^２−距離ＲＬ^２）の平方根であるから、数式１５で表す関係がある。 From FIG. 14, the line segment P106P108 = the line segment P101P106−the line segment P101P108, and the line segment P101P106 = the radius of curvature C1, and the line segment P101P108 = (the radius of curvature C1 ² −the distance RL ² ).
From the explanatory view of the curved surface on the imaging surface side of the microlens in the second embodiment of FIG. 15, line segment P109P107 = line segment P110P107−line segment P110P109, and line segment P110P107 = curvature radius C2, line segment P110P109 = (the radius of curvature C2 ² - distance RL ²⁾ is the square root of the line segment P109P107 = curvature radius C2- (curvature C2 ² - distance RL ²⁾ because the square root of, relationship expressed by equation 15.

一方、第１のマイクロレンズ１２１の厚さの最大値をＴＭＡＸとすると、その最大値ＴＭＡＸは、図１４に示すように、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときの第１のマイクロレンズ１２１の厚さに等しい。すなわち、最大値ＴＭＡＸ＝Ｐ１０６Ｐ１０８＋Ｐ１０２Ｐ１０４＋Ｐ１０９Ｐ１０７であるから、数式１４より、数式１６で表される。

On the other hand, if the maximum value of the thickness of the first microlens 121 is TMAX, the maximum value TMAX is obtained when the ray RAY4 is incident on the end of the imaging surface side lens curved surface 121b as shown in FIG. It is equal to the thickness of the first microlens 121. That is, since the maximum value TMAX = P106P108 + P102P104 + P109P107, it is expressed by Expression 16 from Expression 14.

物体面側レンズ曲面１２１ａに入射する光線のすべてが結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射するためには、点Ｐ１０５と光軸ＡＸ１との距離がマイクロレンズ１２の半径ＲＬ以下であればよい。すなわち、図１４に示すように、光線ＲＡＹ４が結像面側レンズ曲面１２１ｂの端部に入射するときのレンズの厚さより、第１のマイクロレンズ１２１の厚さＬＴ１が小さければよいので、数式１５および数式１６より、数式１７が成り立てば、物体面側レンズ曲面１２１ａに入射するすべての光線が結像面側レンズ曲面１２１ｂに入射する。

The distance between the point P105 and the optical axis AX1 may be equal to or less than the radius RL of the microlens 12 in order for all the light rays incident on the object-side lens curved surface 121a to enter the imaging surface-side lens curved surface 121b. That is, as shown in FIG. 14, the thickness LT1 of the first microlens 121 only needs to be smaller than the thickness of the lens when the light ray RAY4 is incident on the end of the imaging surface side lens curved surface 121b. From Expression 16 and Expression 17, if Expression 17 is established, all light rays incident on the object-side lens curved surface 121a enter the imaging surface-side lens curved surface 121b.

このように本実施例の構成のレンズアレイ１は、物体面側のマイクロレンズである第１のマイクロレンズ１２１の物体面側のレンズ曲面に入射するすべての光線が、その物体面側のレンズ曲面と光軸を共有する第１のマイクロレンズ１２１の結像面側のレンズ曲面に入射するので、光軸を共有しない別のレンズへ光線が入射することがなくなり、結像の劣化を抑制することができる。

As described above, in the lens array 1 having the configuration of the present embodiment, all the light rays incident on the object curved surface of the first microlens 121 that is the microlens on the object plane side are converted into the lens curved surface on the object plane side. Since the light is incident on the lens curved surface on the imaging surface side of the first microlens 121 sharing the optical axis with the optical axis, the light beam does not enter another lens not sharing the optical axis, thereby suppressing the deterioration of the imaging. Can do.

本実施例のレンズアレイ１を用いたＬＥＤヘッド３について、結像の解像度を示すＭＴＦを測定したところ、そのＭＴＦは８０％以上の値を示した。
ＭＴＦの測定においては、ＬＥＤ素子３０の配列間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍであるＬＥＤヘッド３を用いた。このときＬＥＤヘッド３の解像度は６００ｄｐｉであり、１インチ当たり６００個のＬＥＤ素子３０が配列されている。ＬＥＤヘッド３に本実施例のレンズアレイ１を実装し、ＬＥＤ素子３０を１つおきに発光して測定した。 With respect to the LED head 3 using the lens array 1 of the present example, the MTF indicating the resolution of image formation was measured, and the MTF showed a value of 80% or more.
In the MTF measurement, the LED head 3 in which the arrangement interval PD of the LED elements 30 is 0.0423 mm was used. At this time, the resolution of the LED head 3 is 600 dpi, and 600 LED elements 30 are arranged per inch. The lens array 1 of the present example was mounted on the LED head 3, and every other LED element 30 was emitted for measurement.

次に、カラーＬＥＤプリンタを用いて本実施例のレンズアレイを実装した画像形成装置の画像を評価したところ、筋や濃淡斑のない良好な画像が得られた。画像形成装置の画像の評価は、印刷領域全面に図１３に示した全画素のうち１つおきにドットを形成する画像を形成し、画像品質の良否を評価した。
以上説明したように、第２の実施例では、レンズアレイのレンズを、上述した数式１５および数式１６より、数式１７の条件を満たすように構成することにより、レンズから光線が漏れて別のレンズへ入射することを防ぐことができるため、物体の結像の劣化が抑制され、レンズアレイの解像度を十分高くすることができ、また露光装置の結像のコントラストが得られ、画像形成装置で鮮明な画像を得ることができるという効果が得られる。 Next, when an image of the image forming apparatus on which the lens array of this example was mounted was evaluated using a color LED printer, a good image free of streaks and shading was obtained. In the image evaluation of the image forming apparatus, an image in which dots are formed every other pixel among all the pixels shown in FIG. 13 is formed on the entire surface of the printing area, and the quality of the image is evaluated.
As described above, in the second embodiment, the lens of the lens array is configured so as to satisfy the condition of Expression 17 based on Expression 15 and Expression 16 described above. Therefore, the image formation of the object can be prevented from deteriorating, the resolution of the lens array can be made sufficiently high, and the contrast of the image of the exposure apparatus can be obtained. The effect that a clear image can be obtained is obtained.

第１の実施例および第２の実施例では、本発明によるレンズアレイを画像形成装置としてのプリンタに適用したものとして説明したが、第３の実施例では読取装置に適用した例を説明する。
第３の実施例の構成を図１６の第３の実施例における読取装置の構成を示す概略図に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例および第２の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。 In the first and second embodiments, the lens array according to the present invention has been described as applied to a printer as an image forming apparatus. In the third embodiment, an example in which the lens array is applied to a reading apparatus will be described.
The configuration of the third embodiment will be described with reference to the schematic diagram showing the configuration of the reading apparatus in the third embodiment of FIG. The same parts as those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図１６において、５００は、原稿を読取って画像データとしての電子データを生成する読取装置としてのスキャナである。
スキャナ５００は、読取ヘッド４００、ランプ５０１、原稿台５０２、レール５０３、駆動ベルト５０５、モータ５０６等で構成されている。
読取ヘッド４００は、照明装置としてのランプ５０１により照射され、原稿の表面で反射した光線を取り込み電子データに変換するものである。ランプ５０１は、照射した光が原稿の表面で反射し、読取ヘッド４００内に取り込まれるように配置されている。 In FIG. 16, reference numeral 500 denotes a scanner as a reading device that reads an original and generates electronic data as image data.
The scanner 500 includes a reading head 400, a lamp 501, a document table 502, a rail 503, a driving belt 505, a motor 506, and the like.
The reading head 400 takes in a light beam irradiated by a lamp 501 as an illuminating device and reflected by the surface of the document, and converts it into electronic data. The lamp 501 is arranged so that the irradiated light is reflected by the surface of the document and taken into the reading head 400.

原稿台５０２は、電子データが生成される原稿５０７を載置するものであり、可視光線を透過する素材で形成されている。
レール５０３は、原稿台５０２の下方に配置され、読取ヘッド４００を移動可能にするものであり、読取ヘッド４００は、その一部が複数の滑車５０４により張架された駆動ベルト５０５に接続され、モータ５０６で駆動された駆動ベルト５０５によりレール５０３上を移動可能に構成されている。 The document table 502 is used to place a document 507 on which electronic data is generated, and is formed of a material that transmits visible light.
The rail 503 is disposed below the document table 502 and allows the reading head 400 to move. The reading head 400 is connected to a driving belt 505 partially stretched by a plurality of pulleys 504, A driving belt 505 driven by a motor 506 is configured to be movable on the rail 503.

次に、読取ヘッド４００の構成を図１７の第３の実施例における読取装置の読取りヘッドの構成を示す概略図に基づいて説明する。
図１７において、読取ヘッド４００は、レンズアレイ１、ラインセンサ４０１およびミラー４０２で構成されている。
ミラー４０２は、原稿５０７で反射された光線の光路を折り曲げてその光線をレンズアレイ１に入射させるものである。 Next, the configuration of the read head 400 will be described based on the schematic diagram showing the configuration of the read head of the reading apparatus in the third embodiment of FIG.
In FIG. 17, the read head 400 includes a lens array 1, a line sensor 401, and a mirror 402.
The mirror 402 bends the optical path of the light beam reflected by the document 507 and causes the light beam to enter the lens array 1.

ラインセンサ４０１は、複数の受光素子が間隔ＰＲで直線に配置されており、レンズアレイ１により形成された原稿画像の結像を電気信号に変換するものである。
また、図１８は本実施例の読取ヘッド４００の構成および物体面ＯＰ（原稿５０７）と結像面ＩＰとの位置関係を示している。なお、本実施例のレンズアレイ１の構成は第１の実施例および第２の実施例と同様である。 The line sensor 401 has a plurality of light receiving elements arranged in a straight line at intervals PR, and converts the image of the original image formed by the lens array 1 into an electrical signal.
FIG. 18 shows the configuration of the reading head 400 of this embodiment and the positional relationship between the object plane OP (original 507) and the imaging plane IP. The configuration of the lens array 1 of this embodiment is the same as that of the first embodiment and the second embodiment.

なお、本実施例では、ラインセンサ４０１は６００ｄｐｉの解像度であり、受光素子が１インチ当たり６００個配置されている。すなわち、受光素子の間隔ＰＲは０．０４２３ｍｍである。
上述した構成の作用について説明する。
まず、読取装置の動作を図１６に基づいて説明する。 In this embodiment, the line sensor 401 has a resolution of 600 dpi, and 600 light receiving elements are arranged per inch. That is, the interval PR of the light receiving elements is 0.0423 mm.
The operation of the above configuration will be described.
First, the operation of the reading apparatus will be described with reference to FIG.

ランプ５０１が点灯し、原稿５０７の表面を照射することにより、原稿５０７の表面で反射した光線が読取ヘッド４００内に取り込まれる。モータ５０６により、駆動ベルト５０５が駆動して読取ヘッド４００とランプ５０１が図１６における左右方向に移動し、読取ヘッド４００は原稿５０７の全面から反射した光線を取り込む。
次に、読取ヘッド４００の動作を図１７に基づいて説明する。 When the lamp 501 is turned on and the surface of the original 507 is irradiated, the light beam reflected by the surface of the original 507 is taken into the reading head 400. The driving belt 505 is driven by the motor 506 to move the reading head 400 and the lamp 501 in the left-right direction in FIG. 16, and the reading head 400 takes in the light beam reflected from the entire surface of the document 507.
Next, the operation of the read head 400 will be described with reference to FIG.

原稿５０７で反射された光線は、原稿台５０２を透過し、ミラー４０２で光路が折り曲げられ、レンズアレイ１に入射する。レンズアレイ１により結像された原稿画像の結像はラインセンサ４０１上に形成され、ラインセンサ４０１は形成された原稿画像の結像を電気信号に変換して電子データを生成する。
本実施例による読取装置を用いて原稿から画像データを形成したところ、原稿と同一の良好な画像データが得られた。なお、本実施例の読取装置を用いて読取った原稿は、図１３で示すようにドットの間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉとしたものである。つまり、間隔ＰＤ＝０．０４２３ｍｍ、解像度６００ｄｐｉの全ドットのうち、１つおきにドットを形成した画像を媒体上の印字領域全面に形成した原稿を用いた。 The light beam reflected by the original 507 passes through the original table 502, the optical path is bent by the mirror 402, and enters the lens array 1. The image of the document image formed by the lens array 1 is formed on the line sensor 401, and the line sensor 401 converts the formed image of the document image into an electric signal to generate electronic data.
When image data was formed from a document using the reading apparatus according to this embodiment, the same good image data as the document was obtained. Note that a document read using the reading apparatus of this embodiment has a dot interval PD = 0.0423 mm and a resolution of 600 dpi as shown in FIG. In other words, a manuscript was used in which an image in which every other dot was formed on the entire printing area on the medium out of all dots having a spacing of PD = 0.0423 mm and a resolution of 600 dpi.

なお、本実施例においては、原稿画像を電子データに変換する読取装置としてスキャナを例に説明したが、光学的信号を電気信号に変換するセンサやスイッチ、およびそれらを用いた入出力装置、生体認証装置、通信装置、寸法測定器等であってもよい。
以上説明したように、第３の実施例では、読取装置においても第１の実施例および第２の実施例と同様の効果が得られ、原稿と同一の画像データを読取ることができるという効果が得られる。 In this embodiment, a scanner is described as an example of a reading device that converts an original image into electronic data. However, sensors and switches that convert optical signals into electric signals, input / output devices using them, and biological It may be an authentication device, a communication device, a dimension measuring device, or the like.
As described above, in the third embodiment, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained in the reading device, and the same image data as that of the original can be read. can get.

１レンズアレイ
３ＬＥＤヘッド
５現像器
７排出部
９定着器
１１レンズ板
１２マイクロレンズ
１３遮光部材
１３ａ開口部
３０ＬＥＤ素子
３１ドライバＩＣ
３２ワイヤ
３３配線基板
３４ホルダ
４１感光体ドラム
４２帯電ローラ
４３クリーニングブレード
５１トナーカートリッジ
６０給紙カセット
６１給紙ローラ
６２、６３、６４搬送ローラ
６５排出ローラ
８０転写ローラ
８１転写ベルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens array 3 LED head 5 Developer 7 Discharge part 9 Fixing device 11 Lens plate 12 Micro lens 13 Light-shielding member 13a Opening part 30 LED element 31 Driver IC
32 Wire 33 Wiring board 34 Holder 41 Photosensitive drum 42 Charging roller 43 Cleaning blade 51 Toner cartridge 60 Paper feed cassette 61 Paper feed roller 62, 63, 64 Transport roller 65 Discharge roller 80 Transfer roller 81 Transfer belt

Claims

In a lens array in which a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
The lens element includes a first curved lens surface portion protruding object plane side, share a first curved lens surface portion and the optical axis thereof, wherein the object plane side projecting imaging surface side which is opposite A second lens curved surface portion,
The arrangement interval of the lens elements is PY, the thickness of the lens elements is T, the radius of the first lens curved surface portion and the radius of the second lens curved surface portion are both RL, and the first lens curved surface portion is When the radius of curvature of 1 is C1, and the second radius of curvature of the second lens curved surface portion larger than the first radius of curvature is C2,
The lens array, wherein the array interval PY satisfies Formula 18 and the thickness T satisfies Formula 19.

In a lens array in which a plurality of lens elements are arranged to form a row extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis,
The lens element includes a first curved lens surface portion protruding object plane side, share a first curved lens surface portion and the optical axis thereof, wherein the object plane side projecting imaging surface side which is opposite A second lens curved surface portion,
The refractive index of the lens element is n, the minimum value of the thickness of the lens element is TMIN, the maximum value of the thickness of the lens element is TMAX, the thickness of the lens element is T, and the first lens curved surface portion The radius and the radius of the second lens curved surface portion are both RL, the first curvature radius of the first lens curved surface portion is C1, and the second curvature of the second lens curved surface portion is larger than the first curvature radius. When the radius of curvature is C2,
The lens array, wherein the thickness T is not less than the minimum value TMIN represented by Equation 20 and not more than the maximum value TMAX represented by Equation 21.

An LED head using the lens array according to claim 1.

An exposure apparatus using the lens array according to claim 1.

An image forming apparatus using the lens array according to claim 1.

A reading apparatus using the lens array according to claim 1.